[发明专利]一种带筋圆锥形曲面构件激光喷丸整体成形方法

权利要求书

1.一种带筋圆锥形曲面构件激光喷丸整体成形方法，其特征在于，具体步骤包括：

步骤S1：根据构件厚度与激光冲击时构件弯曲角度的情况，设置带筋环扇或扇形构件的厚度，使激光冲击的方向与构件变形弯曲的方向相反；

步骤S2：对上述构件表面进行打磨、抛光和清洗，并作干燥预处理；

步骤S3：在预处理构件表面贴上吸收保护层；

步骤S4：将贴有吸收保护层的构件整体置于机械臂工作台上，用专用夹具将其固定，并覆盖约束层；

步骤S5：设置激光喷丸成形工艺参数：包括设置激光光斑的搭接率和设置光斑的激光能量，

设置激光光斑的搭接率，在带筋环扇或扇形构件上，在平面极坐标系中计算激光光斑中心坐标，以圆弧对应的圆心为原点，以其中一条圆弧半径所在边界为极轴，对所计算的激光光斑中心坐标进行编程，以使光斑搭接方式为同一圆弧周向搭接率恒定，不同圆弧沿其径向的搭接率按半径由大到小呈梯度增加，即将带筋圆锥形曲面展开成扇形时，第i圈圆弧上激光光斑搭接率η_i＝(1-r_i/2r₁)×100％，r_i为扇形上光斑扫描路径第i圈圆弧所在的圆的半径，r₁为扇形上光斑扫描路径最外圈圆弧所在的圆的半径，r_m为扇形上光斑扫描路径最内圈圆弧所在的圆的半径，其中r₁≤r_i≤r_m；

设置光斑的激光能量，平面直角坐标系中，在带筋环扇或扇形构件上，以每个周向圆弧的中心为坐标原点，激光能量y按照公式y²＝(l_i/2)²-x²的“对称圆弧”型变化，其中，y为激光能量，l_i为第i圈的圆弧长度，x为在弧长l_i上光斑内的圆弧长度，其中，1≤i≤m，i为整数；

步骤S6：采用步骤S5中设置的工艺参数对步骤S4的带筋环扇或扇形构件进行激光喷丸整体成形：通过激光器集成系统控制机械臂的光斑扫描路径，并控制梯度激光能量的输入和搭接率，来改变所述构件的残余应力分布，使环扇或扇形形成圆锥形面。

2.根据权利要求1所述的带筋圆锥形曲面构件激光喷丸整体成形方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述带筋圆锥形曲面构件的厚度为2～5mm。

3.根据权利要求1所述的带筋圆锥形曲面构件激光喷丸整体成形方法，其特征在于，所述步骤S6中的所述光斑扫描路径由大圆弧向小圆弧整体呈逆时针“S”形圆弧。

4.根据权利要求1所述的带筋圆锥形曲面构件激光喷丸整体成形方法，其特征在于，所述构件材料为塑性强、硬度低的轻质金属或轻质合金。

5.根据权利要求1所述的带筋圆锥形曲面构件激光喷丸整体成形方法，其特征在于，所述吸收保护层为100μm黑胶带。

6.根据权利要求1所述的带筋圆锥形曲面构件激光喷丸整体成形方法，其特征在于，所述约束层为2～5mm水层。

7.根据权利要求3所述的带筋圆锥形曲面构件激光喷丸整体成形方法，其特征在于，光斑直径为2mm，梯度激光能量范围为1～10J。

8.根据权利要求1所述的带筋圆锥形曲面构件激光喷丸整体成形方法，其特征在于，沿圆弧的径向激光光斑在任意相邻两个圆弧之间的搭接率为50％。